(57)【要約】【課題】追加のサーミスタなどの温度検出手段や、運転終了後ある一定時間の熱履歴情報の収集のために省エネルギーのための待機電力オフ機能の作動の抑制が必要でない、短時間高出力機能を有したマグネトロン駆動用電源を提供する。【解決手段】起動制御部２９は前記起動時間測定手段２６より得られるマグネトロン２１の起動時間に応じて、短時間高出力の継続時間の制御を行う。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロンと、前記マグネトロンに直流電力を供給する高圧整流回路と、前記高圧整流回路に高電圧を供給する高圧トランスと、前記高圧トランスの一次側に交流電力を供給するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を含むインバータ部と、前記マグネトロンの起動時間測定手段と、前記マグネトロンからの出力を起動時の短時間だけ定常時よりも大きく制御する起動制御部とを備え、前記起動制御部は前記起動時間測定手段より得られるマグネトロンの起動時間に応じて、短時間高出力の継続時間の制御を行うマグネトロン駆動用電源。
【請求項２】
マグネトロンと、前記マグネトロンに直流電力を供給する高圧整流回路と、前記高圧整流回路に高電圧を供給する高圧トランスと、前記高圧トランスの一次側に交流電力を供給するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を含むインバータ部と、前記マグネトロンの起動時間測定手段と、前記マグネトロンからの出力を起動時の短時間だけ定常時よりも大きく制御する起動制御部とを備え、前記起動制御部は前記起動時間測定手段より得られるマグネトロンの起動時間に応じて、短時間高出力の大きさの制御を行う請求項1記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項３】
起動時間測定手段は前記インバータ部を制御するための電流検出素子とした請求項１または２に記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項４】
電流検出素子は前記インバータ部の入力電流部に設けられた請求項３記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項５】
電流検出素子は前記マグネトロンに流れる出力電流を測定するように備えられている請求項３記載のマグネトロン駆動用電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチング素子を有したマグネトロン駆動用電源の短時間高出力制御の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のマグネトロン駆動用電源はマグネトロンやスイッチング素子に取り付けられた温度検出手段などの信号に応じて、その短時間高出力の大きさや継続時間の制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。また、マグネトロンの出力やその継続時間や休止時間をカウンターで計算してマグネトロンやスイッチング素子の温度を推定しているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
これらは、高周波加熱で実施される加熱時間が数分以内にそのほとんどが終了することに着目して、スイッチング素子などの半導体素子の温度ディレーティング以内で高出力を実現し、コストパフォーマンスの良い加熱源をユーザーに提供することを目的としている。
【０００４】
図５は、特許文献１に記載された従来のマグネトロン駆動用電源を示すものである。図５に示すように、マグネトロン１と、高圧整流回路２と、高圧トランス３と、スイッチング部４と、前記スイッチング部４を含むインバータ部５と、前記スイッチング部の温度をモニターする温度検出手段６（本例ではサーミスタ）から構成されている。
【特許文献１】特開平０１−１９４２８７号公報
【特許文献２】特開平０３−２２２２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、マグネトロンやスイッチング部の温度をモニターするために、サーミスタなどの温度検出手段を取り付ける必要があるので、組立作業の煩雑さをまねき、製造コストの増大などを引起こすという課題を有していた。
【０００６】
また、第２の従来の構成では、マグネトロンの出力やその継続時間や休止時間をカウンターで計算しているため、サーミスタなどの追加の温度検出手段は不要であるが、その反面、近年の環境問題への関心の高まりに対応した省エネルギーのための待機電力オフ機能を発熱部の温度がある程度低下するまで作動を待機させる必要があったり、ユーザーが意識的にプラグアウトした場合などに熱履歴情報が失われるといった不具合が生じることもあった。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、追加のサーミスタなどの温度検出手段や、運転終了後ある一定時間の熱履歴情報の収集のために省エネルギーのための待機電力オフ機能の作動の抑制が必要でない、短時間高出力機能を有したマグネトロン駆動用電源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマグネトロン駆動用電源は、マグネトロンと、前記マグネトロンに直流電力を供給する高圧整流回路と、前記高圧整流回路に高電圧を供給する高圧トランスと、前記高圧トランスの一次側に交流電力を供給するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を含むインバータ部と、前記マグネトロンの起動時間測定手段と、前記マグネトロンからの出力を起動時の短時間だけ定常時よりも大きく制御す
る起動制御部とを備え、前記起動制御部は前記起動時間測定手段より得られるマグネトロンの起動時間に応じて、短時間高出力の継続時間の制御を行うものである。
【０００９】
また、本発明の別のマグネトロン駆動用電源は、起動制御部を前記起動時間測定手段より得られるマグネトロンの起動時間に応じて、短時間高出力の大きさの制御を行うようにしたものである。
【００１０】
マグネトロンはそのアノード−カソード間に直流電圧を印加し、カソードの周囲のフィラメントを電流で加熱し、熱電子放出を生じさせ、その電子が空洞共振器で共振することによりマイクロ波が発生する。
【００１１】
そのため、環境温度が高かったり、前回の運転からの経過時間が少なかったりするとカソードからの熱電子放出が早く生じるために起動時間も早くなる特性がある。
【００１２】
この特性を利用することによって、マグネトロンの起動時間を測定することにより、前回運転からの経過時間を推定し短時間高出力の継続時間やその出力の大きさを最適に制御することができるようになる。
【００１３】
また、本発明のマグネトロン駆動用電源は、前記マグネトロンの起動時間測定手段は前記インバータ部を制御するための電流検出素子としたものである。
【００１４】
それらの電流検出素子は、前記インバータ部の入力電流検出部や、前記マグネトロンの出力電流検出部などに配設される。
【００１５】
これによって、たとえば、マグネトロンの発振を検出するような加熱室内アンテナなどのような複雑な構成ではなく、前記インバータ部の制御に使用している電流検出手素子を共用することで回路の簡素化と製造コストの低減を実現することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のマグネトロン駆動用電源は、追加のサーミスタなどの温度検出手段や、運転終了後ある一定時間の熱履歴情報の収集のために省エネルギーのための待機電力オフ機能の作動の抑制が必要でない、短時間高出力機能を有したマグネトロン駆動用電源を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１の発明は、マグネトロンと、前記マグネトロンに直流電力を供給する高圧整流回路と、前記高圧整流回路に高電圧を供給する高圧トランスと、前記高圧トランスの一次側に交流電力を供給するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を含むインバータ部と、前記マグネトロンの起動時間測定手段と、前記マグネトロンからの出力を起動時の短時間だけ定常時よりも大きく制御する起動制御部とを備え、前記起動制御部は前記起動時間測定手段より得られるマグネトロンの起動時間に応じて、短時間高出力の継続時間の制御を行うことにより、前回運転からの経過時間を推定し短時間高出力の継続時間やその出力の大きさを最適に制御することが可能となり、コストパフォーマンスのよい短時間高出力を実現することができる。
【００１８】
第２の発明は、特に、第１の発明の短時間高出力の継続時間の制御を、短時間高出力の出力の大小に置き換えることにより、請求項１と同様な効果を得ることができる。
【００１９】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の起動時間測定手段を、前記インバータ部を制御するための電流検出素子とすることにより、マグネトロンの発振を検出するような
加熱室内アンテナなどの複雑な構成ではなく、前記インバータ部の制御に使用している電流検出手素子を共用することで、回路の簡素化と製造コストの低減することができる。
【００２０】
第４の発明は、特に、第３の発明の電流検出素子を前記インバータ部の入力電流部に設けることにより、マグネトロンの発振とともに増加する入力電流を検出することとなり、コストパフォーマンスの良いマグネトロン駆動電源を実現することができる。
【００２１】
第５の発明は、特に、第３の発明の電流検出素子を前記マグネトロンの出力電流部に設けることにより、マグネトロンの発振とともに増加するマグネトロン電流を検出することとなり、コストパフォーマンスの良いマグネトロン駆動用電源を実現することができる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるマグネトロン駆動用電源の回路図を示すものである。図２はマグネトロン２１に起動時に流れる電流の模式図である。
【００２４】
図１において、マグネトロン２１は高圧整流回路２２により直流電圧を印加されており、高圧整流回路２２にはインバータ部２５により共振動作された交流が高圧トランス２３により昇圧された入力が印加されたものであり、インバータ部２５はスイッチング素子２４でスイッチング動作を行われている。
【００２５】
また、マグネトロン２１のアノード電極側には起動時間測定手段である電流検出素子のマグネトロン電流検出素子（抵抗）２６がアース間に接続されている。そして、電流検出素子２６は平滑後（図示せず）コンパレータ２７により、閾値電圧２８と比較され、その信号が起動制御部２９に入力されている。
【００２６】
以上のように構成されたマグネトロン駆動用電源について、以下その動作、作用を説明する。
【００２７】
まず、ユーザーによる動作指示の後、マグネトロン２１のフィラメント（図示せず）のヒートアップが開始される。フィラメントのヒートアップが十分になされるとカソード（図示せず）から熱電子が放出され始めマグネトロン２１が発振を開始する。それに応じて、図２に示すようにマグネトロン電流が流れ始める。回路的には電流検出素子２６からの信号は平滑回路で平滑された後、閾値電流に相当する閾値電圧２８とコンパレータで比較され、起動制御部２９は動作指示からマグネトロン２１の起動時間を計測すると共に、
計測された起動時間に応じて、図３（ａ）に示すように短時間高出力の継続時間を決定する。ここで、短時間高出力の継続時間は起動時間がある一定時間（ｔａ）であれば前回の運転時間より十分に時間が経過したと判断し最大時間（ｔｐｍａｘ）運転する。一方、時間が短い場合は図３（ａ）のように起動時間ｔに応じて、短時間出力継続時間ｔｐを短くしていき、ｔｂよりも短ければ短時間出力継続時間を０、即ち行わない制御を行う。
【００２８】
以上のように、本実施の形態においてはマグネトロンと、前記マグネトロンに直流電力を供給する高圧整流回路と、前記高圧整流回路に高電圧を供給する高圧トランスと、前記高圧トランスの一次側に交流電力を供給するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を含むインバータ部と、前記マグネトロンの起動時間測定手段と、前記マグネトロンからの出力を起動時の短時間だけ定常時よりも大きく制御する起動制御部とを備え、前記起動制御部は前記起動時間測定手段より得られるマグネトロンの起動時間に応じて、短時間高出力の継続時間の制御を行うことにより、サーミスタなどの温度検出手段などを使用せず
に短時間でスイッチング素子などの発熱部品の熱履歴を推定することができる。
【００２９】
また、本実施の形態では電流検出素子をマグネトロンの出力電流部に配設することによりシャーシアースと同電位の信号で起動時間を計測することができるのでマイクロコンピュータなどのＡ／Ｄ入力等を用いてより簡便に制御ができるという利点も有している。
【００３０】
また、本実施の形態の短時間高出力の継続時間を一定とし、出力する電力の大きさを大小させることにより、同様の効果を得ることができる。即ち、図３（ｂ）に示すように短時間高出力の大きさを決定する。ここで、短時間高出力の大きさは起動時間がある一定時間（ｔａ）であれば前回の運転時間より十分に時間が経過したと判断し最大出力（Ｐｍａｘ）で所定時間運転する。一方、起動時間が短い場合は起動時間ｔに応じて、短時間出力の大きさＰを小さくしていき、ｔｂよりも短ければ短時間高出力を通常出力Ｐｎとし、短時間高出力を行わない制御を行う。
【００３１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態のマグネトロン駆動用電源の回路図である。ここで実施の形態１と同一のものは同一符号を与えている。図４において、スイッチング素子のエミッター端子側にシャント抵抗である電流検出素子３１が接続されている。
【００３２】
そして、電流検出素子３１は平滑回路３０、および増幅回路３２を通過後実施の形態１と同様にコンパレータ２７により、閾値電圧２８と比較され、その信号が起動制御部２９に入力されている。
【００３３】
以上のように構成されたマグネトロン駆動用電源について、以下その動作、作用を説明する。
【００３４】
まず、ユーザーによる動作指示の後、マグネトロン２１のフィラメント（図示せず）のヒートアップが開始される。フィラメントのヒートアップが十分になされるとカソード（図示せず）から熱電子が放出され始めマグネトロン２１が発振を開始する。それに応じて、入力電流が流れ始める。回路的には電流検出素子３１からの信号は平滑回路３０で平滑、増幅回路３２を通過した後、閾値電流に相当する閾値電圧２８とコンパレータ２７で比較され、起動制御部２９は動作指示からマグネトロン２１の発振所要時間を計測する。
計測された発振所要時間に応じて、図３のように起動制御部２９は短時間高出力の継続時間を決定する。
このように電流検出素子３１がインバータ部の制御のグランドであるエミッタラインに位置している場合、通常はシャーシグランドであるユーザーによる動作指示用のマイクロコンピュータを用いる制御に対してはグランドラインが異なるため不便であるが、マグネトロンのインピーダンスが未発振時と定常発振時において急変するため、通常インバータ部はマグネトロンが起動するまでの制御と定常動作時の制御を切り替えを行っている関係上、入力電流を検出している機能が既に存在していて、その制御機能と共通の回路構成が使用できるメリットを有している。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかるマグネトロン駆動用電源は、追加のサーミスタなどの温度検出手段や、運転終了後ある一定時間の熱履歴情報の収集を行う為に、動作終了後すぐに省エネルギーのための待機電力オフ機能を作動できないなどという従来の短時間高出力機能を有したマグネトロン駆動用電源ではなしえない機動性を提供することが可能となるのでコストパフォーマンスの良い、また、省エネルギー性の高いマグネトロン駆動用電源を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマグネトロン駆動用電源の回路図
【図２】本発明の実施の形態１におけるマグネトロンに起動時に流れる電流の模式図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における起動時間と短時間高出力継続時間の関係を示すグラフ（ｂ）本発明の実施の形態１における起動時間と短時間高出力の大きさの関係を示すグラフ
【図４】本発明の実施の形態２におけるマグネトロン駆動用電源の回路図
【図５】従来の駆動用電源の回路図
【符号の説明】
【００３７】
２１  マグネトロン
２２  高圧整流部
２３  高圧トランス
２４  スイッチング素子
２５  インバータ部
２６、３１  電流検出素子（起動時間測定手段）
２９  起動制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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